幼年随父去马来西亚读书，18岁(1935年)高中毕业后去日本留学，在东京第一高等学校就读，参加过进步学生的文化运动。抗战开始那年(1937)他回国奔赴延安参加革命工作，曾在延安抗日军政大学学习并参加中国共产党。后来任延安总政敌训队助教、八路军纵队(后改为新四军三师)政治部敌工干事、秘书、敌工科副科长、科长等职。解放战争时调往东北，任东北民主联军二纵队政治部组织科长、二纵野炮团副政委。民国37年(1948)3月任东北炮兵学校二大队政委。

建国初，廖一帆曾任东北科学研究所仪器厂厂长和中共中央东北局宣传部科长。1954年，调中央高等教育部工作，曾任教学指导司副科长、科学研究司副处长。1958年，他任中央教育部研究室研究员。1961～1972年1月，先后任《人民教育》杂志总编室主任、副总编辑。1966年在“五七”干校劳动多年。1972年2 月分配到内蒙古医学院任党委副书记、副院长。1979年2月，他被借调至中央教育科学研究所，参与《教育研究》杂志的创办和领导工作。1982年11月离休以后，廖一帆仍下大力气为我国教育科学研究事业的发展作贡献，不但积极参与教育改革和发展的重大问题的学习和研究，而且还翻译出版了《诺贝尔奖获奖奥秘》、《人工智能引起的学习革命》和《信息理论与教育学》等80多万字的著作。在被选为教科所离休干部党支部书记之后，团结同志，带领大家认真学习建设有中国特色社会主义的理论。他被授予优秀党务工作者光荣称号。